2016-2017學(xué)年高中物理第2章能的轉(zhuǎn)化和守恒實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)魯科版必修.docx

實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 (建議用時(shí)：45分鐘)1(多選)如圖6是用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)得到的一條紙帶有關(guān)尺寸在圖中已注明我們選中n點(diǎn)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律下面舉一些計(jì)算n點(diǎn)速度的方法，其中正確的是()圖6An點(diǎn)是第n個(gè)點(diǎn)，則vngnTBn點(diǎn)是第n個(gè)點(diǎn)，則vng(n1)TCvnDvn【解析】vn應(yīng)表示從(n1)到(n1)間的平均速度C、D對(duì)，A、B錯(cuò)【答案】CD2用如圖7所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓為6 V的交流電和直流電兩種重物從高處由靜止開(kāi)始下落，重物拖著的紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)的痕跡進(jìn)行測(cè)量，即能驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟： 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：01360069】圖7A按照?qǐng)D示的裝置安裝器材；B將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上；C用天平測(cè)量出重物的質(zhì)量；D釋放懸掛紙帶的夾子，同時(shí)接通電源開(kāi)關(guān)打出一條紙帶；E測(cè)量打出的紙帶上某些點(diǎn)之間的距離；F根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算分析重物下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能指出其中沒(méi)有必要進(jìn)行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E，將其選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的字母填在下面的橫線(xiàn)上，并說(shuō)明其原因：_.【解析】步驟B是錯(cuò)誤的，應(yīng)該接到電源的交流輸出端；步驟D是錯(cuò)誤的，應(yīng)該先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶；步驟C不必要，因?yàn)楦鶕?jù)實(shí)驗(yàn)原理，重物的動(dòng)能和勢(shì)能中都包含了質(zhì)量m，可以約去【答案】BCD，原因見(jiàn)解析3“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中圖8(甲)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條紙帶，選取其中連續(xù)的計(jì)時(shí)點(diǎn)標(biāo)為A、B、C、G、H、I，對(duì)BH段進(jìn)行研究(1)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50 Hz，則紙帶上打相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為_(kāi)(2)用刻度尺測(cè)量距離時(shí)如圖(乙)，讀出A、C兩點(diǎn)間距為_(kāi)cm，B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度vB_m/s(保留三位有效數(shù)字)(3)若H點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度為vH，重物下落的高度為hBH，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，為完成實(shí)驗(yàn)，要比較v與_的大小(用字母表示)圖8【解析】(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50 Hz，則每隔0.02 s打一點(diǎn)(2)sAC(5.900.50)cm5.40 cm，vBm/s1.35 m/s.(3)由動(dòng)能定理有mghBHmvmv，得ghBH.【答案】(1)0.02 s(2)5.401.35(3)vghBH4在利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中：(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電的頻率為50 Hz，甲、乙兩條實(shí)驗(yàn)紙帶如圖9所示，應(yīng)選_紙帶好甲 乙圖9(2)若通過(guò)測(cè)量紙帶上某兩點(diǎn)間距離來(lái)計(jì)算某時(shí)刻的瞬時(shí)速度，進(jìn)而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律現(xiàn)已測(cè)得甲紙帶上2、4兩點(diǎn)間距離為s1,0、3兩點(diǎn)間距離為s2，打點(diǎn)周期為T(mén)，為了驗(yàn)證0、3兩點(diǎn)間機(jī)械能守恒，則s1、s2和T應(yīng)滿(mǎn)足的關(guān)系式為_(kāi)【解析】(1)甲紙帶上第0、1兩點(diǎn)間距更接近2 mm，故選甲紙帶好(2)第3點(diǎn)處的速度v3，打第3點(diǎn)時(shí)重物下落高度為s2，若機(jī)械能守恒，則mgs2mv，即gs2，s2.【答案】(1)甲(2)s25在用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，某小組按照正確的操作選得紙帶如圖10所示其中O是起始點(diǎn)，A、B、C是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打下的3個(gè)點(diǎn)用毫米刻度尺測(cè)量O到A、B、C各點(diǎn)的距離，并記錄在圖中(已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭9.80 m/s2，重錘質(zhì)量為m1 kg，計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：01360070】圖10(1)圖中的三個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是_段的讀數(shù)，應(yīng)記作_cm；(2)甲同學(xué)用重錘在OB段的運(yùn)動(dòng)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒，他用AC段的平均速度作為B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度vB，則求得該過(guò)程中重錘的動(dòng)能增加量Ek_J，重力勢(shì)能的減少量Ep_J這樣驗(yàn)證的系統(tǒng)誤差總是使Ek_Ep(選填“”、“”、“”或“”)(4)上述兩種處理方法中，你認(rèn)為合理的是_同學(xué)所采用的方法(選填“甲”或“乙”)【解析】(1)毫米刻度尺讀數(shù)要估讀到毫米下一位，OC長(zhǎng)度讀數(shù)到1毫米，不符合讀數(shù)要求應(yīng)記作15.70 cm.(2)AC段的平均速度即B點(diǎn)瞬時(shí)速度vB1.55 m/s，則系統(tǒng)增加的動(dòng)能Ekmv1.20 J，重力勢(shì)能減少了Epmg1.22 J，由于摩擦力的作用，部分重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以EkEp.(3)B是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第9個(gè)點(diǎn)，所以B點(diǎn)的速度vBgtg80.02 s1.57 m/s，動(dòng)能的增加量Ekmv1.23 J，這樣做把加速度按照自由落體計(jì)算，沒(méi)有考慮摩擦力的作用，而實(shí)際上，由于摩擦力的作用，加速度aEp.(4)乙同學(xué)直接把加速度按照重力加速度計(jì)算，不符合事實(shí)，而且誤差大，所以合理的是甲同學(xué)【答案】(1)OC15.70(2)1.201.22(4)甲6為了探究機(jī)械能守恒定律，某同學(xué)金金設(shè)計(jì)了如圖11甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，并提供了如下的實(shí)驗(yàn)器材：A小車(chē)B鉤碼C一端帶滑輪的木板D細(xì)線(xiàn)E電火花計(jì)時(shí)器F紙帶G毫米刻度尺H低壓交流電源I220 V的交流電源圖11(1)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)裝置和提供的實(shí)驗(yàn)器材，你認(rèn)為實(shí)驗(yàn)中不需要的器材是_(填寫(xiě)器材序號(hào))，還應(yīng)補(bǔ)充的器材是_(2)實(shí)驗(yàn)中得到了一條紙帶如圖乙所示，選擇點(diǎn)跡清晰且便于測(cè)量的連續(xù)7個(gè)點(diǎn)(標(biāo)號(hào)06)，測(cè)出0到1、2、3、4、5、6點(diǎn)的距離分別為d1、d2、d3、d4、d5、d6，打點(diǎn)周期為T(mén).則打點(diǎn)2時(shí)小車(chē)的速度v2_；若測(cè)得小車(chē)質(zhì)量為M、鉤碼質(zhì)量為m，打點(diǎn)1和點(diǎn)5時(shí)小車(chē)的速度分別用v1、v5表示，已知重力加速度為g，則驗(yàn)證點(diǎn)1與點(diǎn)5間系統(tǒng)的機(jī)械能守恒的關(guān)系式可表示為_(kāi).(3)在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)，如果以為縱軸，以d為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出d圖象，其圖線(xiàn)的斜率表示的物理量的表達(dá)式為_(kāi)【解析】(1)電火花計(jì)時(shí)器使用的是220 V交流電源，因此低壓交流電源用不著；另外還需要用到天平測(cè)出小車(chē)的質(zhì)量M；(2)打點(diǎn)2時(shí)的速度等于13間的平均速度，即v2；根據(jù)